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【Redis源码分析】Server启动过程原创

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背景

  • 我们通过源码来看看redis的server启动的时候会初始化哪些参数或者对象,以及都做了哪些工作?

说明

  • 源码分析基于redis的6.2版本
  • 源码分析主要是在server.h和server.c
  • 本次主要是分析启动过程的流程,一些细节等后续分章节分析

流程图

redis-server-init.png

源码解析

预备知识

redisServer

  • server.h中定义了一个redisServer全局变量,存储 Redis 服务器信.包括服务器配置项和运行时数据:
    • 网络连接信息
    • 数据库
    • redisDb
    • 命令表
    • 客户端信息
    • 从服务器信息
    • 统计信息等数据

代码启动入口

  • Redis的Server实例启动是从server.c这个文件的main开始执行的
int main(int argc, char **argv) {
    struct timeval tv;
    int j;
    char config_from_stdin = 0;
    // 删除了代码中的#ifdef
    
    // 设置时区
    setlocale(LC_COLLATE,"");
    tzset(); /* Populates 'timezone' global. */
    //Redis中对内存的管理功能由 zmalloc 完成,表示在内存不足(out of memory,缩写oom)的时候所采取的操作
    zmalloc_set_oom_handler(redisOutOfMemoryHandler);
    //以getpid()为随机序列的种子,即将系统返回的进程ID作为随机序列的种子
    srand(time(NULL)^getpid());
    srandom(time(NULL)^getpid());
    gettimeofday(&tv,NULL);
    init_genrand64(((long long) tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_usec) ^ getpid());
    crc64_init();

    umask(server.umask = umask(0777));
    // 设置随机种子
    uint8_t hashseed[16];
    getRandomBytes(hashseed,sizeof(hashseed));
    dictSetHashFunctionSeed(hashseed);
    // 检查是否是哨兵模式
    server.sentinel_mode = checkForSentinelMode(argc,argv);
    // 初始服务端的默认配置
    initServerConfig();
    //ACL子系统必须尽快初始化,因为基本的网络代码和客户端创建都依赖于它
    ACLInit();

    // 初始化模块系统
    moduleInitModulesSystem();
    tlsInit();

    // 将可执行路径和参数存储在一个安全的地方,以便以后能够重新启动服务器
    server.executable = getAbsolutePath(argv[0]);
    //保存执行的参数分配内存
    server.exec_argv = zmalloc(sizeof(char*)*(argc+1));
    server.exec_argv[argc] = NULL;
    // 保存执行的参数
    for (j = 0; j < argc; j++) server.exec_argv[j] = zstrdup(argv[j]);


    // 如果是哨兵模式,就初始化哨兵的配置以及哨兵模式的参数
    if (server.sentinel_mode) {
        initSentinelConfig();
        initSentinel();
    }

    /*
     * 检查是否要执行 RDB 检测或 AOF 检查,这对应了实际运行的程序是 redis-check-rdb 或 redis-check-aof
     * */
    // 如果运行的是redis-check-rdb程序 调用redis_check_rdb_main
    if (strstr(argv[0],"redis-check-rdb") != NULL)
        redis_check_rdb_main(argc,argv,NULL);
        // 如果运行的是redis-check-aof程序 调用redis_check_aof_main
    else if (strstr(argv[0],"redis-check-aof") != NULL)
        redis_check_aof_main(argc,argv);

    if (argc >= 2) {
       
        /* 解析命令行的选项 */
        
        // 解析命令行参数  解析配置文件
        loadServerConfig(server.configfile, config_from_stdin, options);
        if (server.sentinel_mode) loadSentinelConfigFromQueue();
        //释放一个sds字符串
        sdsfree(options);
    }
    // 哨兵模式,检查配置文件
    if (server.sentinel_mode) sentinelCheckConfigFile();
    // 守护进程后台运行
    server.supervised = redisIsSupervised(server.supervised_mode);
    int background = server.daemonize && !server.supervised;
    if (background) daemonize();


    // 初始化服务端
    initServer();
    serverLog(LL_WARNING,"初始化");
    if (background || server.pidfile) createPidFile();
    if (server.set_proc_title) redisSetProcTitle(NULL);
    redisAsciiArt();
    checkTcpBacklogSettings();

    // 如果不是哨兵模式
    if (!server.sentinel_mode) {
    
        moduleInitModulesSystemLast();
        moduleLoadFromQueue();
        ACLLoadUsersAtStartup();
        InitServerLast();
        // 从磁盘上load AOF 或者是 RDB 文件,以便恢复之前的数据。
        loadDataFromDisk();
     
    } 

    /* 警告可疑的max-memory设置. */
    if (server.maxmemory > 0 && server.maxmemory < 1024*1024) {
        serverLog(LL_WARNING,"WARNING: You specified a maxmemory value that is less than 1MB (current value is %llu bytes). Are you sure this is what you really want?", server.maxmemory);
    }

    redisSetCpuAffinity(server.server_cpulist);
    setOOMScoreAdj(-1);

    // 进入事件驱动框架,开始循环处理各种事件
    aeMain(server.el);
    aeDeleteEventLoop(server.el);
    return 0;
}

关键的代码

  • 初始服务端的默认配置 initServerConfig();
  • 初始化服务端 initServer();
  • 进入事件驱动框架,开始循环处理各种触发的事件 aeMain(server.el);

重点分析initServer函数

void initServer(void) {
    int j;

    //开启了 Unix 系统日志,则调用 openlog()与 Unix 系统日志建立输出连接,以便输出系统日志
    if (server.syslog_enabled) {
        openlog(server.syslog_ident, LOG_PID | LOG_NDELAY | LOG_NOWAIT,
            server.syslog_facility);
    }


    // 创建共享对象集合,这些数据可在各场景中共享使用,
    // 如小数字 0~9999、常用字符串+OK\r\n(命令处理成功响应字符串)、+PONG\r\n(ping 命令响应字符串)
    createSharedObjects();
    // 尝试修改环境变量,提高系统允许打开的文件描述符上限,避免由于大量客户端连接(Socket 文件描述符)导致错误。
    adjustOpenFilesLimit();
    const char *clk_msg = monotonicInit();
    serverLog(LL_NOTICE, "monotonic clock: %s", clk_msg);
    // 创建事件驱动框架
    server.el = aeCreateEventLoop(server.maxclients+CONFIG_FDSET_INCR);
    if (server.el == NULL) {
        serverLog(LL_WARNING,
            "Failed creating the event loop. Error message: '%s'",
            strerror(errno));
        exit(1);
    }
    // 分配db内存
    server.db = zmalloc(sizeof(redisDb)*server.dbnum);

    /* 监听端口 */
    if (server.port != 0 &&
        listenToPort(server.port,&server.ipfd) == C_ERR) {
        serverLog(LL_WARNING, "Failed listening on port %u (TCP), aborting.", server.port);
        exit(1);
    }
    /* 配置了 server.tls_ port,则开启 TLS Socket 服务,Redis 6.0 开始支持 TLS 连接. */
    if (server.tls_port != 0 &&
        listenToPort(server.tls_port,&server.tlsfd) == C_ERR) {
        serverLog(LL_WARNING, "Failed listening on port %u (TLS), aborting.", server.tls_port);
        exit(1);
    }

    /* 配置了 server.unixsocket,则开启 UNIX Socket 服务. */
    if (server.unixsocket != NULL) {
        unlink(server.unixsocket); /* don't care if this fails */
        server.sofd = anetUnixServer(server.neterr,server.unixsocket,
            server.unixsocketperm, server.tcp_backlog);
        if (server.sofd == ANET_ERR) {
            serverLog(LL_WARNING, "Opening Unix socket: %s", server.neterr);
            exit(1);
        }
        anetNonBlock(NULL,server.sofd);
        anetCloexec(server.sofd);
    }

    /* 如果根本没有监听套接字,则中止. */
    if (server.ipfd.count == 0 && server.tlsfd.count == 0 && server.sofd < 0) {
        serverLog(LL_WARNING, "Configured to not listen anywhere, exiting.");
        exit(1);
    }

    /* 创建Redis数据库,初始化其他内部状态。 */
    for (j = 0; j < server.dbnum; j++) {
        // 创建全局哈希表
        server.db[j].dict = dictCreate(&dbDictType,NULL);
        //创建过期key的信息表
        server.db[j].expires = dictCreate(&dbExpiresDictType,NULL);
        //为被BLPOP阻塞的key创建信息表
        server.db[j].expires_cursor = 0;
        //为被BLPOP阻塞的key创建信息表
        server.db[j].blocking_keys = dictCreate(&keylistDictType,NULL);
        //为将执行PUSH的阻塞key创建信息表
        server.db[j].ready_keys = dictCreate(&objectKeyPointerValueDictType,NULL);
        //为被MULTI/WATCH操作监听的key创建信息表
        server.db[j].watched_keys = dictCreate(&keylistDictType,NULL);
        server.db[j].id = j;
        server.db[j].avg_ttl = 0;
        server.db[j].defrag_later = listCreate();
        listSetFreeMethod(server.db[j].defrag_later,(void (*)(void*))sdsfree);
    }
    //初始化LRU 池
    evictionPoolAlloc(); /* Initialize the LRU keys pool. */
    

    /* 创建一个时间事件,执行函数为 serverCron,
     * 这是我们增量处理许多后台操作的方法,比如客户端超时,清除未访问的过期键等等. */
    if (aeCreateTimeEvent(server.el, 1, serverCron, NULL, NULL) == AE_ERR) {
        serverPanic("Can't create event loop timers.");
        exit(1);
    }

    /* 创建一个事件处理程序,用于接受TCP和Unix域套接字中的新连接. */
    if (createSocketAcceptHandler(&server.ipfd, acceptTcpHandler) != C_OK) {
        serverPanic("Unrecoverable error creating TCP socket accept handler.");
    }

    if (createSocketAcceptHandler(&server.tlsfd, acceptTLSHandler) != C_OK) {
        serverPanic("Unrecoverable error creating TLS socket accept handler.");
    }

    //创建文件事件,并注册相应的事件处理函数
    if (server.sofd > 0 && aeCreateFileEvent(server.el,server.sofd,AE_READABLE,
        acceptUnixHandler,NULL) == AE_ERR) serverPanic("Unrecoverable error creating server.sofd file event.");

    /*  注册一个可读事件,用于在模块中阻塞的客户端需要注意时唤醒事件循环。*/
    if (aeCreateFileEvent(server.el, server.module_blocked_pipe[0], AE_READABLE,
        moduleBlockedClientPipeReadable,NULL) == AE_ERR) {
            serverPanic(
                "Error registering the readable event for the module "
                "blocked clients subsystem.");
    }

    /* 注册事件驱动框架的钩子函数,事件循环器在每次阻塞前后都会调用钩子函数*/
    aeSetBeforeSleepProc(server.el,beforeSleep);
    aeSetAfterSleepProc(server.el,afterSleep);

    /* 如果需要,打开AOF文件. */
    if (server.aof_state == AOF_ON) {
        server.aof_fd = open(server.aof_filename,
                               O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT,0644);
        if (server.aof_fd == -1) {
          
            exit(1);
        }
    }

    /* 如果 Redis 运行在 32 位操作系统上,由于 32 位操作系统内存空间限制为 4GB,所以将 Redis 使用内存限制为 3GB,避免 Redis 服务器因内存不足而崩溃。. */
    if (server.arch_bits == 32 && server.maxmemory == 0) {
        serverLog(LL_WARNING,"Warning: 32 bit instance detected but no memory limit set. Setting 3 GB maxmemory limit with 'noeviction' policy now.");
        server.maxmemory = 3072LL*(1024*1024); /* 3 GB */
        server.maxmemory_policy = MAXMEMORY_NO_EVICTION;
    }
    // 如果是Cluster 模式启动则初始化集群相关的
    if (server.cluster_enabled) clusterInit();
    replicationScriptCacheInit();
    // 初始化LUA机制
    scriptingInit(1);
    // 初始化慢日志机制
    slowlogInit();
    //初始化延迟监控机制
    latencyMonitorInit();
    
    ACLUpdateDefaultUserPassword(server.requirepass);
}

总结

  • RedisServer的整体启动流程:
    • 初始化默认配置
    • 解析启动命令
    • 初始化server
    • 启动事件驱动框架
    • 循环处理各种事件
  • RedisServer结构体存储服务端配置项、运行时数据

参考文献

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分类:标签:
零点的架构之路
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